CC BY
34
© К.Д. Лукин, М.Г. Коряга, 2008
УДК 622:681.31
К.Д. Лукин, М.Г. Коряга
К ВОПРОСУ ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ НАКЛОННО-ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ СОВРЕМЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ
Приведены результаты моделирования технологии бурения наклонно-горизонтальных скважин в технологической системе угольной шахты и дана оценка эффективности данного метода.
нститут проблем естественных монополий в рамках совместного совещания Высшего горного совета России и Комитета по энергетической стратегии и развитию ТЭК ТПП РФ выступил с инициативой рассмотреть проблему газозамещения в электроэнергетике России.
В результате сложившейся ситуации правительство решилось довести внутренние цены на "голубое топливо" до уровня экспортных повысив их в разы в течение ближайших пяти лет [1, 2].
Рост цен на природный газ является стимулом повышения интереса к разработке альтернативных источников энергетического сырья - такого как метан угольных пластов. Параллельно решается задача комплексного использования ресурсов угольных месторождений на всех этапах освоения, в том числе с целью повышения безопасности труда шахтеров [3].
Комплексное освоения запасов угля сегодня возможно только с применением современных технологий бурения многофункциональных скважин, поэтапное использование которых воз-
можно как в системе вентиляции шахты так и для добычи угольного метана.
Многоцелевое использование скважины в технологической системе современной шахты требует адаптации современных технологий бурения скважин с поверхности к условиям угольной шахты с целью оптимизации сети выработок и схемы проветривания, и параллельно разработку схем интеграции скважин в технологические схемы шахт с созданием методологии оценки эффективности интеграции скважин в технологические системы угольных шахт.
Решение выше обозначенных задач потребовало рассмотрения имеющихся в РФ и за рубежом современных технологий бурения скважин. В результате наиболее перспективным был признан опыт бурения многоствольных наклонногоризонтальных нефтегазовых скважин.
Далее из основного круга задач современной высокопроизводительной угольной шахты были выделены те, которые возможно решить посредством использования наклонно-
горизонтальных скважин с поверхности
- дегазация угольного пласта и
МВС
I 2
/)=Я=П
Рис. 1. Подготовка яруса двумя штреками по одной скважине пробуренной в целике с повторным ее использованием для дегазации выработанного пространства: 1 - скважины для отвода исходящей струи, 2 - скважина используемая для проветривания штрека, 3 - комплексномеханизированный забой, 4 - погашенные части скважины, остающиеся в целике после соединения со сбойками, 5 - штрек проветриваемый через скважин, 6 - вентиляционная скважина, забирающая исходящую струю из двух проходческих забоев через сбойку, 7 - скважина для дегазации выработанного пространства, 8 - частично сохраняемая выработка
обеспечение независимого проветривания очистных и подготовительных выработок.
Технология дегазации угольных пластов в Кузбассе имеет множество вариантов разработанных под различны горно-геологические и горнотехнические
условия [4], ВТО время как проветривание выработок через скважины на сегодняшний день не имеет широкого применения.
Связанно это с ограниченным опытом бурения в угольной отрасли РФ скважин установками нефтегазового ря-
s 900 800
CO
1 700 ™ 600
Л 500 cl
400
300
200
100
0 12 3 4
Вынимаемая мощность пласта m, м
да с применением современных средств контроля и управления положением забоя скважины в процессе бурения.
В процессе интеграции наклонногоризонтальных скважин в технологическую систему шахты наиболее поддающимся достоверной оценке эффектом от реализации скважинных технологий признано сокращение объема проведения наклонных выработок за счет изолированного отвода исходящей струи из подготовительных забоев.
Рассмотрение ряда схем интеграции скважин в схему шахты с последующей их оценкой по критериям эффективности определило оптимальное расположение скважины по отношению к проводимым выработкам.
На рис. 1 показано одновременное проведение параллельных выработок с выдачей исходящей струи через одну наклонно-горизонтальную скважину на поверхность.
Вентиляционная скважина бурится в охранный целик между штреками или в породах кровли над охранным целиком. Отвод исходящей струи происходит через ближайшую сбойку
Рис. 2. График зависимости необходимой длины КМЗ по условию экономической эффективности скважин от вынимаемой мощности пласта: 1 - при глубине горных работ Н=500 м и длине выемочного столба 920 м, 2
- при глубине горных работ Н=500 м и длине выемочного столба 1200 м, 3 - при глубине горных работ Н=700 м и длине выемочного столба 920 м, 4 - при глубине горных работ Н=700 м и длине выемочного столба 1200 м
между штреками, подсекающую ствол скважины. Основным достоинством схемы является ширина границ коридора бурения, исключающая потерю связи со стволом скважины в процессе проведения выработок.
Моделирование эффекта производилось на основе модели расчета необходимой длины лавы, обеспечивающей выполнение условия экономически эффективной технологии и реализованной в виде m-файла для среды OCTAVE 1.52, с визуализацией результатов в редакторах GNUPLOT и EXCEL. Длина лавы изменялась в диапазоне 100-550 м с шагом 0,5 м. Значение экономической эффективности скважинной технологии определялось в диапазоне Э = 10000 -150000 руб.
На графике приведен результат моделирования (рис. 2). Анализируя выполненные расчеты, можно сделать вывод, что основными факторами, определяющими целесообразность интеграции скважин в технологическую систему шахты, являются, длина КМЗ, задающая длину замещаемых выработок и мощность пласта, задающая эффект от снижения потерь угля в целиках.
Дополнительными могут являться варианты использования одной наклонно-горизонтальной скважины для про-
цесса дегазации (добычи метана) при подготовке панели шахты.
В результате эффективность реализации скважиной технологии складывается из объема сокращаемых выработок и дополнительной прибыли от использования добываемого метана и МВС.
Таким образом, критерием эффективности использования скважин может быть зависимость:
Е/1к1 > Е/^к^ + АЗв.у- АЗдоб. газа
где !{ - протяженность замещаемой выработки, м; к[ - затраты на 1 п.м. замещаемой выработки, руб/м; /° - длина ]-й скважины, м; к° - стоимость 1
1. Нефтегазовая вертикаль № 13 : [Электронный ресурс]: Газовая пауза - угольная пауза - Москва - Режим доступа свободный: http://www.ngv.ru/articles.aspx? issue= 124 -
26.09.2005.
2. Финансовые известия: [Электронный ресурс]: "Газовая пауза" или "Вторая угольная волна”? - Москва - Режим доступа свободный: http://www.finiz.ru/cfin/tmpl-art/id_art-1091037 -
21.12.2006.
п.м. ]-й скважины, руб/м; АЗв.у. - дополнительные затраты на приобретение, монтаж и эксплуатацию вентиляционной (дегазационной) установки, руб.; АЗдоб.газа - дополнительная прибыль от использования полученного метана.
Применение вышеизложенного поэтапного подхода к интеграции наклонно-горизонтальных скважин в технологическую систему шахты позволит повысить эффективность и промышленную безопасность эксплуатации угольных шахт в условиях юга Кузбасса и бассейна в целом.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Независимое информационное агентство
- Красноярск: [Электронный ресурс]: Об итогах совещания по реализации проекта - Красноярск - 13.02.2008. - 13.02.2007.
4. Методические рекомендации о порядке дегазации угольных шахт (РД-15-09-2006) / Колл. Авт. - М.: ОАО «НТЦ по безопасности в промышленности», 2007. - 256 с. иш=з
— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------
Лукин К.Д. - кандидат технических наук, доцент, кафедра «Разработка место-рождений полезных ископаемых», Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк.
Коряга М.Г. - зав. сектором ГИС проектов Новокузнецкого представительства ОАО «Про-мгаз».
Статья представлена Сибирским государственным индустриальным университетом.
